Qu'est-ce qu'un algorithme quantique?
Un algorithme quantique est un ensemble d’instructions informatiques d’analyse de problèmes qui ne repose pas sur des calculs mathématiques ou probabilistes classiques, mais utilise plutôt la nature unique de la réalité quantique, selon laquelle un bit de données unique peut représenter deux valeurs opposées, à la fois un un et un. un zéro en logique binaire. Au sens strict, un algorithme quantique nécessite un ordinateur quantique pour fonctionner, ce qui n’existait pas sous une forme manufacturée à partir de 2011. Cependant, l’informatique théorique a au moins créé des analogues au véritable calcul algorithmique quantique à partir de 2011, avec des exemples tels que: comme les algorithmes Deutsch, Shor et Grover.
L'algorithme quantique Deutsch a été inventé en 1985 et porte le nom du physicien israélo-britannique David Deutsch, qui travaille à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni. Les algorithmes de Deutsch, comme la plupart des ensembles d'instructions informatiques en informatique quantique, sont appréciés pour leur capacité à agir comme une sorte de raccourci vers les problèmes de traitement et, par conséquent, à résoudre les problèmes au niveau de la micropuce. En calcul probabiliste standard, une valeur de distribution doit être attribuée à tous les états possibles pour la résolution de problèmes et des calculs sont effectués sur chacun d'entre eux afin de déterminer la réponse ou la valeur présentant la probabilité la plus élevée d'être correcte. Dans l'informatique quantique utilisant l'algorithme de Deutsch, tous les états possibles de la solution sont combinés dans ce que l'on appelle un vecteur unitaire qui se déplace vers un type spécifique de transformation de solution ou d'état. Cela repose sur un principe connu sous le nom de superposition quantique appliqué aux mathématiques, où des solutions aux problèmes devraient exister simultanément dans tous les états possibles, éliminant essentiellement la nécessité d'un long processus de logique probabiliste.
Les algorithmes quantiques Shor et Grover agissent de la même manière, mais sont conçus pour des types spécifiques de traitement informatique. L'algorithme Shor est utilisé pour la factorisation mathématique et l'algorithme Grover pour la recherche de données significatives dans des listes informatisées ou des bases de données dépourvues de structure définissable. Bien que les deux algorithmes soient exécutés sur des systèmes informatiques classiques utilisant des types de traitement standard, leur conception s'est avérée bien supérieure aux algorithmes classiques basés sur les probabilités pour les mêmes types de tâches. L'algorithme de Shor est exponentiellement plus rapide et celui de Grover est quadratement plus rapide, ou d'une valeur au carré plus rapide que la méthodologie informatique standard. L'algorithme quantique Shor doit son nom à Peter Shor, un professeur américain de mathématiques qui l'a développé en 1994, et l'algorithme quantique Grover à son nom de Lov Grover, un informaticien américano-indien qui l'a développé en 1996.
L'un des aspects uniques de l'informatique quantique est que les calculs ne sont pas basés sur des valeurs discrètes pouvant être séparées de manière arbitraire, mais existent plutôt dans un état d'intrication quantique. Les valeurs standard dans un calcul entrent dans un état de superposition où elles sont toutes manipulées de manière exponentielle en tant qu'amplitudes ou plages de valeur et chaque bit ou qubit d'information est dit enchevêtrement. Cela rend chaque point de données interdépendant et non plus une valeur discrète comme dans l'informatique traditionnelle, ce qui est à la base de la capacité des algorithmes quantiques à traiter les données beaucoup plus rapidement que les algorithmes traditionnels.